晶閘管基本結(jié)構(gòu)

? ? ? ? 功率電子電路是以功率電子器件為基礎(chǔ)在近十多年所發(fā)展起來(lái)的一種含有多種學(xué)科交叉的電子電路。而功率電子器件是用于對(duì)大功率電能進(jìn)行變換和控制的大功率（通常指電流為數(shù)十安至數(shù)千安，電壓為數(shù)百伏以上）電子器件。

　　各種功率電子器件均具有導(dǎo)通和阻斷兩種工作特性。根據(jù)其對(duì)導(dǎo)通與阻斷的可控性，功率電子器件可分為3類：不可控型器件、半控型器件、全控型器件。

　　其中由于半控型功率電子器件中普通晶閘管的應(yīng)用最普遍。

　　晶閘管（Thyristor）是硅晶體閘流管的簡(jiǎn)稱，又被稱作可控硅（Silicon Controlled Rectifier，SCR）。主要應(yīng)用在可控整流、交流調(diào)壓、無(wú)觸點(diǎn)交直流開關(guān)、逆變和直流斬波等方面。

　　晶閘管由四層半導(dǎo)體PNPN、三個(gè)PN結(jié)（J1、J2和J3）構(gòu)成，具有三個(gè)電極。由P1和N2分別引出陽(yáng)極A及陰極K，由P2引出門極G。

　　下圖是晶閘管的外形及符號(hào)。圖（a）為螺栓式結(jié)構(gòu)，螺栓為陽(yáng)極A。圖（b）為平板式，中間金屬環(huán)為門極G，靠近門極的平面為陰極K。圖（c）是晶閘管的符號(hào)。

? ? ? 晶閘管的過(guò)電流保護(hù)

　　造成晶閘管過(guò)電流的主要原因有：負(fù)載端過(guò)載或短路，某個(gè)晶閘管被擊穿短路，觸發(fā)電路工作不正?；蚴芨蓴_使晶閘管誤觸發(fā)而引起過(guò)電流等等。晶閘管允許過(guò)電流的時(shí)間短，例如一個(gè)100A的晶閘管，過(guò)電流為400A時(shí)，僅允許持續(xù)0.02s時(shí)間，否則將因過(guò)熱而燒毀。過(guò)電流保護(hù)的作用就在于一旦發(fā)生過(guò)電流時(shí)，能快速地在允許時(shí)間內(nèi)將過(guò)電流切斷，以防止器件損壞。

　　安裝快速熔斷器是晶閘管過(guò)流保護(hù)的主要措施。快速熔斷器采用銀質(zhì)熔絲，其熔斷時(shí)間比普通熔絲短得多，在同樣的過(guò)電流倍數(shù)下，它可以在晶閘管損壞之前先行熔斷，起到保護(hù)作用。

　　表 1 選擇快速熔絲的參考數(shù)據(jù)
　　　　

　　必須指出，快速熔斷器的額定電流 是以有效值標(biāo)稱的，而晶閘管的額定電流是以平均值 標(biāo)稱的，因此采用快速熔斷器時(shí)，一般可按 ＝來(lái)選擇。表1列出了幾種晶閘管的額定正向平均電流與快速熔斷絲額定電流的對(duì)應(yīng)關(guān)系。 快速熔斷器在電路中接入的方式有三種。如圖1所示。

　　圖7.3.1 快速熔斷器在可控整流電路中的位置

　?。?）接在交流側(cè)，如圖1（a）所示。這種接法對(duì)輸出端短路和元件短路起保護(hù)作用。但是熔斷器熔斷之后，不能立即判斷出是何處故障。

　　（2）接在直流側(cè)，如圖1（b）所示。這種接法只對(duì)輸出端過(guò)載或短路起保護(hù)作用，對(duì)晶閘管本身短路不起保護(hù)作用。

　?。?）與晶閘管串聯(lián)，如圖1（c）所示。當(dāng)某一晶閘管短路時(shí)，與其串聯(lián)的熔斷器熔斷，其他部分不受影響。